增稠剂在软饮料中的应用及其注意事项

出处：按学科分类—工业技术 中国轻工业出版社《软饮料工业手册》第204页（3816字）

(一)增稠剂在饮料中的主要应用

在溶液中，当巨大分子不能相互结合时，多糖聚合物具有增稠作用。

增稠剂能使溶液产生一定的甚至很高的黏度，这是大分子溶液的主要特征之一。亲水胶体的分子所占体积很大，相互作用可形成结、带或网状的结构，阻断流动液层的进路，破坏正常的流动，从而提高了溶液的黏度。

在饮料工业增稠剂主要用于增稠和稳定目的，在果蔬汁饮料和蛋白质饮料中作增稠剂和稳定剂。

果肉型和果粒型的果汁饮料是悬浮状的黏稠性溶液，果浆或果肉的颗粒均匀悬浮在果汁中。果肉颗粒在重力场中受到其重力、浮力和下沉运动的阻力三种合力的作用，当悬浮颗粒的重力大时果肉颗粒就会沉降，形成分层现象。提高果肉型和果粒型饮料悬浮稳定性的方法除通过磨细、均质，减少果浆或果肉的半径、改变颗粒的粒径分布外，最通常的方法就是使用增稠剂，提高汁的黏度，减少果肉颗粒与果汁的相对密度差，以防止或减少果蔬汁饮料分层现象的发生。

对于浑浊型果汁饮料和蛋白质饮料，为了提高连续相的黏度，缩小两液相的相对密度差，也需要使用增稠剂以稳定这类饮料的乳化和浑浊的效果。

(二)增稠剂使用注意事项

1．增稠剂种类的选择

选择合适的增稠剂对饮料的感官和稳定性有决定性作用，选择增稠剂主要考虑的因素有：①不同pH条件下的稳定性；②电解质的存在与其他成分，包括盐类、蛋白质和其他添加剂的协同性；③产品的组织形态(透明、浑浊)和口感(糊口或爽口)；④使用时的方便性，主要是溶解性；⑤贮藏稳定性；⑥价格或相对成本；⑦其他的添加剂法规规定等。

各种增稠剂在食品中的功能见表1－4－48。

表1－4－48 各种增稠剂在食品中的功能

注：◎为高性能；〇为中等性能；*为黄原胶与槐豆胶协同作用时。

增稠剂在很低浓度下就能产生较高的黏度，但不同增稠剂在同一浓度下的黏度是不同的，甚至差异很大。不同的饮料往往选择不同的增稠剂，例如果胶相对黏度较低，酸稳定性好。HM果胶能与酪蛋白颗粒作用，使之均匀、稳定分散于酸性溶液中，因而成为酸性果汁饮料的重要稳定剂。饮料用的增稠剂还应考虑其流变学的特性，流变学特性会影响饮料的口感，某些假塑性的胶类，例如黄原胶具有剪切的稀化特征，当受到咀嚼时的剪切力作用时，其表观黏度降低，用其作果肉型饮料的增稠剂不会出现黏糊的感觉。

另一方面，某些增稠剂之间有协同作用，混合使用时其黏度高于体系中任一组分的黏度，具有良好的加工性能，因此要注意增稠剂的“搭配”，使用复合增稠剂。

2．影响增稠剂黏度的主要因素

影响增稠剂黏度的因素是多方面的，除其结构、分子质量外，还决定于体系的温度、pH、切变力等。

(1)浓度 随着增稠剂浓度的提高，增稠剂分子占有的体积增大，相互作用的机率增加，吸附的水分子增多，因此黏度增大。各种增稠剂的浓度与黏度的关系见图1－4－5。

图1－4－5 各种增稠剂黏度与其浓度的关系

1－瓜尔胶 2－海藻酸钠 3－刺梧桐胶 4－海藻酸丙二醇酯 5－海藻酸钾 6－黄蓍胶 7－刺槐豆胶 8－羧甲基纤维素 9－印度树胶 10－阿拉伯胶

(2)pH 溶液的pH对增稠剂的黏度和稳定性有重要影响，选用和使用增稠剂时必须引起注意。

增稠剂的黏度通常随pH发生变化，如海藻酸钠的黏度在pH6～9时稳定。pH小于4．5时黏度明显增加。

pH2～3时，藻酸丙二醇酯呈现最大的黏度，但海藻酸钠却析出沉淀，明胶在等电点时黏度最小，而黄原胶特别在少量盐存在时，pH变化对黏度影响不大。

多糖类苷键的水解是在酸催化条件下进行的，故在酸性较强的饮料中，直链的海藻酸钠和侧链数小的羧甲基纤维素钠等易发生降解，使黏度下降，因此酸性的汽水和乳饮料宜选用侧链较大或较多，且位阻较大又不易发生水解的藻酸丙二醇酯和黄原胶等。而海藻酸钠和CMC－Na等则适合牛乳等中性饮料使用。

(3)温度 随着温度的升高，分子运动速度加快，一般溶液的黏度降低。根据经验，多数胶类当其溶液温度每升高5℃，其黏度约降低15%。例如通常条件下使用的海藻酸钠溶液，温度每升高5～6℃，黏度就下降12%。温度升高，化学反应速度加快，特别是在强酸条件下，大部分胶体分解速度也大大加快。高分子胶体解聚时，黏度下降是不可逆的。为避免黏度不可逆地下降，应尽量避免胶体溶液长时间的高温加热。在胶类增稠剂中，位阻大的黄原胶和藻酸丙二醇酯的热稳定性较好。温度每升高5℃时黄原胶溶液的黏度仅降低5%左右，在少量氯化钠存在时黄原胶黏度在－4～93℃温度范围内变化很小，这是增稠剂中的特例，也是黄原胶广泛用于食品的一个有利特性。

3．增稠剂粒子的分散和溶解

亲水胶体分子的化学结构直接影响其溶解性，实际溶解时应根据以下两个条件进行，即亲水胶体向水介质很好地分散以及水介质适当的化学和物理的环境(离子、pH、温度)。

(1)亲水胶体粒子的分散 亲水胶体粉末在向液体中分散时首先应注意混合时粒子的均匀分散，防止发生结团，即“疙瘩”现象。粒子分散的方法有：①使用粗粒(100～150μm)胶体直接分散；②将胶体分散在中间溶剂，例如糖浆等中使胶体与水成结合状态；③预先将胶体与原料中的其他粉末，例如砂糖进行混合，使粒子相互分离开，混合的原料具有物理分散剂的作用；④将胶体粉末慢慢加入强烈搅拌的溶液中。

在食品制造的连续过程中，特别是溶液中的粒子形成悬浊状态时，胶体必须均匀分散在整个溶液中，因此在分散时必须进行一定而且有效的搅拌。胶体的均匀分散可以提高液体的黏度，保持粒子的良好悬浮分散状态。

(2)亲水胶体巨大分子的溶解分离 当胶体的干燥粒子适当分散于水中时，就开始水合作用，水进入胶体分子的亲水基部分使之发生膨润。在巨大分子之间没有牢固地结合时，胶体进一步膨润，直至巨大分子各自分离，完全溶解。瓜尔胶、黄原胶、海藻酸钠、果胶、λ－卡拉胶可溶解在冷水中，但需要搅拌和时间。

另一方面，当干燥状态下巨大分子间牢固结合时，必须加热才能分离和溶解，完全溶解时的最低温度，明胶40℃、τ－卡拉胶50℃、κ一卡拉胶65℃、槐豆胶85℃。

有些胶体在加热时也不能溶解，例如要使海藻酸钙溶解，必须离解钙。

亲水胶体一般很难溶解于高浓度食盐水溶液、高钙溶液(如硬水、牛乳)和高糖度溶液(糖浆)中。

胶体完全溶解需要注意温度和时间两种参数，就是说溶解某一胶体，温度是其必要条件，但不能说是充分条件，还必须在此温度范围内保持一定的时间。通过减少粒子半径和强力搅拌，则可以缩短胶体溶解的时间。

在不含电解质的食品中，胶体的溶解温度仅决定于其化学结构。

4．增稠剂的协同作用

两种或两种以上的增稠剂混合使用时往往具有协同作用，可以提高增稠效果，例如卡拉胶和槐豆胶、黄蓍胶和海藻酸钠等。增稠剂协同效应的共同特点是混合溶液经过一定时间后，体系的黏度大于体系各组分黏度的总和，或者在形成凝胶以后生成高强度的凝胶。例如卡拉胶和槐豆胶组成的体系，卡拉胶是以具有半酯式硫酸根取代基的半乳糖残基组成主链的多分子多糖，槐豆胶是以甘露糖残基组成主链，平均每4个甘露糖残基侧换一个半乳糖残基。卡拉胶的双螺管结构与槐豆胶的无侧链区之间有较强的键合作用，使生成的凝胶具有更高的强度。而与槐豆胶结构相似，但侧链平均数增加一倍的瓜尔胶，因其侧链太密而不具有这么明显的增稠效果。